聚焦学科认知 ｜ 自主水下航行器（AUV）发展趋势（上篇）

通过分析美国20多年来发布的水下航行器总体规划及路线图，不难发现AUV正呈系列化、集群化及体系化的发展趋势。同时，为满足联合紧急作战需求，超大型AUV将是未来水下无人系统发展的重点。

自主推进式水下航行器的面世时间最久，发展年限最长，因此该类产品的系列化发展特征最为明显。商业上比较成功的AUV主要有5个产品系列：Bluefin，Remus，HUGIN，ISE Explorer和Gavia。

1989年，美国工学院自主式潜航器实验室成功研制出Bluefin水下航行器，后成立了“金枪鱼”机器人公司，该公司从Bluefin-9起步，相继研发了Bluefin-12，Bluefin-21等型号。Bluefin-21在中型水下航行器中技术发展较为成熟，应用较广泛，可根据不同的用途配备不同的传感器和载荷，与其他同类型产品相比，具有导航精度高、可靠性好等优势。2014年，Bluefin-21在南印度洋参与了MH370失联客机的搜救行动，备受瞩目。

美国伍兹霍尔海洋研究所设计的Remus 100是美国最成功的便携式水下航行器，为Remus系列航行器中最小的一款。该航行器采用锂电池供电，以3 kn的巡航速度可连续航行22 h，最大航程达123 km。针对反水雷、深海探测、海上搜救等任务需求，该公司又相继研发了Remus 600，Remus 6000等型号的水下航行器，这些水下航行器被广泛应用于北约国家海军。在2003年的“自由伊拉克”军事行动中，美国海军在伊拉克乌姆卡斯尔港开展入港航道和港湾清理工作的过程中使用了Remus 100，其在一个月的时间里一共成功发现了237个水下目标，其中100个被认定为水雷。

中科院沈阳自动化研究所在AUV领域一直处于国内优势地位，经过30多年的技术攻关，已形成深海和长航时两大系列，先后研制了“探索者”、CR01和CR02、“潜龙一号”、“潜龙二号”及“潜龙三号”。其中，“潜龙三号”是潜龙系列中最新一代的水下航行器，实现了我国AUV首次在大西洋科考上的应用，标志着我国AUV技术跻身世界先进行列。

哈尔滨工程大学联合中科院等国内优势单位，经过10余年的攻关，突破多项重大关键技术，成功研制出了HSU001 AUV，使我国在高性能航行器的研发和制造方面走在了世界前列。HSU001航行器长约5 m，直径约1 m，排水量约3t，尾部采用双螺旋桨设计，保证了航行器的灵活性；扁平的头部装有大型声呐，用于探测水下目标；背部携带有2根桅杆，在不使用时可向下折叠成流线型船体。HSU001是我国海军的智能化平台，集战场环境侦察、敌情监视等多种功能于一身，是未来无人作战的典型装备。

20世纪90年代，仿生型水下航行器开始进行样机研制，最开始主要是进行理论研究与模型分析。西北工业大学自主水下航行器团队自2015年起，以蝠鲼为仿生对象，研制了10，100，500 kg三个系列的仿蝠鲼水下航行器，兼具长航程、高机动、高隐身、高生物亲和性的特点，实现了仿蝠鲼水下航行器原地转弯、快速俯仰、原位保持、急停急起、零速爬升及倒游等功能。2021年3月，在我国南海海域完成了具有应用能力的仿蝠鲼水下航行器在1025 m大深度的航行试验，验证了其滑扑一体推进、无线通信、安保功能的可靠性以及海上布放与回收方法的有效性。2022年3月，在海洋馆完成了与鱼类的混游试验，结果显示不会造成鱼类的惊扰，充分证明了仿蝠鲼水下航行器的高机动能力和高生物亲和性。

无人系统是改变未来战争模式的颠覆性技术，而集群化是无人系统的重要发展方向。所谓水下无人集群，具体是指由多个具有一定自主决策能力，彼此之间存在指挥控制和通信的关系，且共同承担给定使命任务的水下无人平台所构成的群组。

国内在水下航行器集群方面的研究主要以天津大学、中科院沈阳自动化研究所和西北工业大学等单位为代表。2017年8月，天津大学的12台“海燕”号水下滑翔机完成了世界上持续时间最长、投放设备最多、覆盖海域最广的海洋“中尺度涡”立体综合观测任务，对南海“中尺度涡”的形成机理研究具有重要的科学价值。2019年12月，中科院沈阳自动化研究所的12台“海翼”滑翔机首次完成印度洋集群观测应用，完成3400多个剖面的科学观测，获得了包括温度、盐度、浊度、含氧量等的大量水文数据。2021年7月，西北工业大学针对浅水濒海区域水下目标探测的需求，开展了水下航行器自主跟踪目标、多航行器协同探测等技术研究，其利用3台“勇毅”号水下航行器实现了集群三角队形和一字队形的快速变换和高精度保持，为形成颠覆性的探测能力奠定了基础。

建设集群移动式UUV+固定式水下装备信息体系，发挥水下预警探测能力一直是美军关注的重点，以利用全球型水下信息体系来实现从空中-海面-水下多维空间的全天候监听、采集、记录和分析中得到各种水声信息。美军于2006年开始研制的水下持续监视网（persistent littoral underwater surveillance network，PLUSNet）是以巡航导弹核潜艇为母节点，以核潜艇携带的UUV为移动子节点，以水下潜标、浮标、水声探测阵为固定子节点，从而构成一种潜布式海底固定+机动的水下网络，可获取海洋环境信息和水下目标信息，用以为水下作战提供支撑。该系统已于2015年形成作战能力。该系统包括1个Seahorse AUV，6个Bluefin-21 AUV，1个X-Ray滑翔机，以及18个Slocum滑翔机的移动式节点和9个固定阵元节点。其中，移动式UUV节点的主要任务是水文测量、海底成像、海洋噪声和水下目标噪声侦测。

此外，美军还通过各种无人系统实现了水下平台的跨域通信。无人机、无人航行器等无人装备的发展和应用，使跨域通信中继的形式更为丰富，可灵活构建跨域通信链路。

按照直径大小，美国海军将AUV分为了小型、中型、大型和超大型（直径大于2.13 m）4类。相比之下，超大型AUV可以装载更多的载荷，能负担的任务更加多样化，持续执行任务的能力更强，在作战构想上更接近有人驾驶的潜艇。除具备基础性的情报、监视与侦查能力以外，超大型AUV作战能力正向水雷战、反潜战等领域发展。

在美国海军于2019年1月公布的《无人航行器系统展望》中，其将大型AUV的发展分为了3个阶段：第1阶段——创新海军样机，主要开展自主性、有效载荷、自持力等方面的性能设计与试验验证，波音公司在该阶段研制出“回声-航海家”（echo-voyager）AUV样机；第2阶段——“虎鲸”超大型AUV项目，主要开展作战概念的开发、有效载荷的集成以及水雷战能力的设计与测试，已小批量交付未配备进攻性武器的超大型AUV；第3阶段——未来能力，主要拓展作战能力，形成具有多种作战能力的超大型AUV。目前，美国海军的超大型AUV正处于第2阶段。

随着续航能力和自主水平的提升，超大型AUV将能够在远海域长时间、大范围地执行任务，其可以在至少以下4个方面发挥作用：反水雷战的力量倍增器、反潜战的助手与补充、情报/监视/侦察的中枢与中继、通道防卫的重要帮手。根据美军的最新规划，可以确定美军已将AUV作战当作一种主要的作战样式来加以推进，并将AUV列入了兵力结构。特别是引入了超大型AUV，探索了其在协同作战、海上战略通道防卫、水下情报/监视/侦察支援、自主反水雷作战等方面的功能，并在作战样式上进行了大胆创新，其设想极具前瞻性。

“党的二十大精神 每日一学”

坚定历史自信，增强历史主动

习近平总书记在党的二十大闭幕会上的重要讲话中指出，全党要紧密团结在党中央周围，高举中国特色社会主义伟大旗帜，坚定历史自信，增强历史主动，敢于斗争、敢于胜利，埋头苦干、锐意进取，团结带领全国各族人民为实现党的二十大确定的目标任务而奋斗。